超精密微机械制造技术分析

摘 要：随着我国经济快速的发展，航空航天事业、微机械加工业、生物工程都得到了比较迅速的发展，这些行业在发展的过程中，精密微小零件有着十分重要的作用，由此，促进了精密微小零件加工的发展。在其不断发展的过程中，面临的要求也越来越高，为了满足要求，在零件加工中应用了超精密微机械制造技术。文章在介绍超精密加工特点的基础上，分析了超精密微机械制造技术。

关键词：超精密加工；微机械；机械制造

前言

在工业繁荣发展的过程中，工业领域发生了一场变革，主要集中在国防领域、航空领域、医疗领域以及电子领域，这些领域在变革的过程中，对精密微小零件的要求越来越高，为了充分的满足要求，在进行微小零件加工时，应用了微机械，由此也促使现代装备加工向着微小化的方向发展。超精密微机械制造技术作为有效的微小零件加工技术，在工业中得到了广泛的应用。

1 超精密加工的特点

超精密加工技术兴起于20世纪60年代，具备非常高的加工精度，随着超精密加工的发展，加工尺寸的精度已经达到了纳米级。在超精密加工技术不断发展完善的过程中，具备了越来越多的特点，具体说来，主要包含以下几个方面：第一，“进化”加工原则，“进化”加工有两种方式，一种是直接式，一种是间接式，在直接式进化加工中，所使用的设备及工具精度都比工件的精度低，经过相应的加工工艺以及特殊工艺装备处理之后，完成工件的加工，一般来说，单件、小批量工件的生产适合用此种形式的进化加工，而在间接式进化加工中，在直接式的基础上进行，从而将第二代工作母机生产出来，之后，工件的加工借助母机来完成，在批量生产中，此种方式非常适合[1]；第二，微量切削机理，此种切削机理有别于传统的切削机理，在进行切削工作时，在晶粒内进行而且晶粒要比背吃刀量大；第三，广泛的应用新方法，随着工件加工技术的发展以及加工要求的提升，传统切削和磨削方法的局限性逐渐的显露出来，其加工精度已经达到了极限，而超精密加工在应用了特种加工、复合加工等新方法之后，超越了精度极限，促使加工精度越来越高；第四，形成综合制造工艺，工件的加工需要满足一定的加工要求，基于此，在进行加工时，工件的材料、加工方法、设备、工具、测试手段等都需要进行综合的考虑，这样才能保证工件加工的质量，由此一来，工件加工的复杂程度就变得很高，加工难度也比较大，超精密加工技术中将这些因素综合起来，形成了综合制造工艺；第五，与高新技术产品紧密结合，超精密加工技术在加工的过程中，使用的设备价格都比较昂贵，因此，基本不会形成系列，通常是针对某一个特定的产品来进行设计，这就需要与高新技术产品紧密结合，提升设计的科学性，保证加工的质量与精度；第六，与自动化技术联系紧密，超精密加工技术在进行加工时，与自动化技术相结合，在控制、检测等方面实现了自动化，减少工作人员的使用，避免了人的因素的影响，提升了加工的质量[2]；第七，加工与检测一体化，在超精密加工中，精密检测是必不可少的一个环节，具备关键性的作用，通常来说，在加工的工程中就实现了精密检测，提升了加工与检测的效率。

2 超精密微机械制造技术

2.1 微机械加工设备技术

对于超精密微机械制造技术，国内外都非常重视其发展，并且在研究的过程中都取得了比较好的成就。在微机械加工设备技术方面，国外的各国中，日本的技术水平是处于领先水平的，其所研制出来的超高精密微机械加工机床，实现了3D复杂自由曲面的加工，这样一来，在超精密微机械工件切削加工中，面临的难题便迎刃而解。除日本外，国外很多国家的微机械加工设备技术都已经发展的比较好，比如德国，在微切铣削技术的研究方面，取得了比较大的进展，在淬火钢、硬铝材料的微型零件中，就可以利用此种技术进行切削，同时，德国的研究人员还研制出来微小型的加工系统，这样一来，在进行微小零件加工时，大型机械无法完成的事情就可以利用这个微小型的加工系统来完成。此外，德国还对单个零件的生产从经济性及生辰两个方面进行了研究，从而研制出来小型化设备，在小批量零件生产中得到了很好地应用。

同国外相比，国内的研究成果比较少，尽管如此，我国在微机械加工设备技术方面的研究好是取得了一定的效果。对于此项技术的研究，多是由我国的大学来进行，研究的主要方向便是微小制造系统以及微小切削技术，现如今，已经取得了一定的研究成果。哈尔滨工业大学经过大量的研究之后，生产出了微小型超精密三轴联动数控铣床，在这个机床中，采用了直径比较小的进口刀具，实现了微小切削[3]；而在北京理工大学的研究中，研制出了微小型的车铣加工系统，在进行微小型零件加工时，所具备的定位精度非常好，已经与国际的水平持平。此外，我国在进行研究的过程中，还开发出了微摩擦磨损测试仪，此测试仪同时还具备微小型切削功能，经过我国多年的研究，为超精密微机械制造技术的发展奠定了坚实的基础。

2.2 微切削加工技术

在微切削加工技术中，不止加工零件、刀具要实现微小化，整个加工过程同样需要实现微小化，这是微切削加工技术发展过程中所必须要解决的一个问题，基于此，在进行研究的过程中，要研究整个微切削过程，对微切削机理进行深入的理解并准确的把握，进而有效的将微切削加工的参数、工艺等确定，提升微切削加工系统设计的科学性，最终促使加工出来的工件和工具具备非常高的精度，而且使用寿命也比较长[4]。实际上，切削形成的过程是一个动态的过程，而且具备非线性的特征，通过对这个过程科学的研究，可以有效地提升切削力预测的准确性。在微切削过程中，具备切削极限，如果切削的深度并未达到最小的切削极限，那么切削形成就会比较困难，因此，在切削时，要准确的确定最小的切削极限。对于不同的零件材料来说，所具备的最小切削极限是不相同的，为了准确的对其进行确定，就需要建立起相应的模型，要保证构建的模型适应每种零件材料。此外，刀具刃口、刀具变形、刀具磨损等因素也会对最小切削极限产生影响，在进行确定时，还需要综合考虑这些方面的因素，以便于提升确定的准确性进而有效的提升微切削的有效性，促进切削形成。

3 结束语

在当前工业领域发展的过程中，超精密微机械制造技术是一项十分重要的技术。对于此项技术的研究，国内外都十分的重视，均已经研制出了相应的微机械制造设备以及微小型加工系统，从而很好地完成了微小零件的加工，促进了工业领域的发展。我国与国外的研究相比，还存在很大一段差距，而这差距也正是未来我国超精密微机械制造技术发展的方向，随着该项加工技术不断地发展完善，其将会具备非常广阔的应用及发展前景。

参考文献

[1]王丽滨，杨畅.浅谈我国机械制造技术的现状与未来[J].企业导报，2013（1）.

[2]黄庆林，张伟，张瑞江.现代机械制造工艺与精密加工技术[J].科技创新与应用，2013（17）：33.

[3]王伟.我国机械制造技术的现状及技术特点论述与分析[J].山东工业技术，2013（12）：23+20.

[4]梁迎春，陈国达，孙雅洲，等.超精密机床研究现状与展望[J].哈尔滨工业大学学报，2014（5）：28-39.